DE102004049002A1

DE102004049002A1 - Method for measuring the tightness of an injection valve for liquids

Info

Publication number: DE102004049002A1
Application number: DE200410049002
Authority: DE
Inventors: Juergen Abt; Klaus Marx; Stefan Muelders
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2006-04-13
Also published as: WO2006037684A1

Abstract

Bei Einspritzventilen für Flüssigkeiten, wie sie beispielsweise für die Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum von selbstzündenden Brennkraftmaschinen verwendet werden, ist es wichtig, dass das Einspritzventil nur während der eigentlichen Einspritzung die gewünschte Flüssigkeit abgibt. Da die gebräuchlichen Einspritzventile (3) beim Anlegen eines bestimmten Öffnungsdrucks die Einspritzöffnungen (12) freigeben, sollte bei einem Druck unterhalb des Öffnungsdrucks (p¶oe¶) eine zuverlässige Abdichtung gegeben sein. Zur Prüfung der Dichtheit wird das Einspritzventil (3) in einem Messvolumen (1) angeordnet und ein Prüfdruck (p¶p¶) im Einspritzventil (3) angelegt, der unterhalb des Öffnungsdrucks (p¶oe¶) liegt. Die trotzdem in das Messvolumen (1) gelangte Menge der verwendeten Prüfflüssigkeit führt dort zu einer Druckerhöhung, aus der sich die Leckrate des Einspritzventils (3) berechnen lässt. Anhand der Messung kann entschieden werden, ob das Einspritzventil (3) ausreichend dicht ist oder ob die Leckrate eine vorgegebene Grenze überschreitet (Figur 1).In the case of injection valves for liquids, as used, for example, for the injection of fuel into the combustion chamber of self-igniting internal combustion engines, it is important for the injection valve to deliver the desired fluid only during the actual injection. Since the common injection valves (3) release the injection openings (12) when a certain opening pressure is applied, a reliable seal should be given at a pressure below the opening pressure (p¶oe¶). To check the tightness of the injection valve (3) is arranged in a measuring volume (1) and a test pressure (p¶p¶) applied in the injection valve (3), which is below the opening pressure (p¶oe¶). The amount of the test liquid used nevertheless reached in the measuring volume (1) leads there to an increase in pressure, from which the leak rate of the injection valve (3) can be calculated. Based on the measurement can be decided whether the injection valve (3) is sufficiently tight or whether the leak rate exceeds a predetermined limit (Figure 1).

Description

Einspritzventile, wie sie beispielsweise für selbstzündende Brennkraftmaschinen Verwendung finden, spritzen flüssigen Kraftstoff oder andere Flüssigkeiten unter hohem Druck in einen Brennraum, so dass dabei eine feine Zerstäubung stattfindet. Dies ermöglicht eine saubere und effektive Verbrennung bei den verschiedensten Betriebspunkten der Brennkraftmaschine, da die Einspritzung in Verlauf und Dauer angepasst werden kann. Bei sogenannten Common-Rail-Einspritzsystemen ist es darüber hinaus möglich, auch den Einspritzdruck zu verändern, was einen weiteren Parameter bei der Anpassung der Einspritzung darstellt.Injectors, as for example for self-igniting internal combustion engines Find use, inject liquid Fuel or other liquids under high pressure in a combustion chamber, so that there is a fine atomization. this makes possible a clean and effective combustion at various operating points the internal combustion engine, since the injection in course and duration can be adjusted. In so-called common-rail injection systems is it about it out possible, also to change the injection pressure, what represents another parameter in the adjustment of the injection.

Damit die Einspritzung wunschgemäß funktioniert, müssen die Einspritzkomponenten vor ihrem Einsatz geprüft werden. Hierzu gehört eine Messung der Einspritzcharakteristik jedes Einspritzventils, also Menge und zeitlicher Verlauf der Einspritzung. Diese Daten werden für eine elektronische Steuerung der Einspritzung benötigt und in das elektronische Motor-Steuergerät eingelesen. So ist beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 102 49 754 A1 eine Vorrichtung und ein Verfahren bekannt, mit dem die eingespritzte Menge und deren zeitlicher Verlauf bestimmt werden können. Bei einem Einspritzventil ist jedoch äußerst wichtig, dass der im Einspritzventil vorhandene Kraftstoff nur dann durch die Einspritzöffnungen austritt, wenn dies bei einer Einspritzung erwünscht ist. Ansonsten muss eine sehr gute Abdichtung gegeben sein, damit kein Kraftstoff unkon trolliert in den Brennraum tropft, was zu einer signifikanten Erhöhung der Kohlenwasserstoff-Emissionen führen würde.To ensure that the injection works as required, the injection components must be checked before they are used. This includes a measurement of the injection characteristic of each injector, that is, the quantity and timing of the injection. These data are needed for electronic control of the injection and read into the electronic engine control unit. For example, from the published patent application DE 102 49 754 A1 a device and a method with which the injected amount and its time course can be determined. In the case of an injection valve, however, it is extremely important that the fuel present in the injection valve only emerge through the injection openings, if this is desired during an injection. Otherwise, a very good seal must be provided so that no fuel drips uncontrolled into the combustion chamber, which would lead to a significant increase in hydrocarbon emissions.

Die bei Brennkraftmaschinen eingesetzten Einspritzventile arbeiten zur Steuerung der Einspritzung meist mit einem beweglichen Ventilelement, beispielsweise einer Düsennadel, das im Einspritzventil angeordnet ist. Das Ventilelement wird einerseits vom Druck in einem Druckraum beaufschlagt und andererseits von einer Schließkraft. Ist der Druck im Druckraum unter einem Öffnungsdruck, so verschließt das Ventilelement die vorhandenen Einspritzöffnungen und dichtet den Kraftstoff im Druckraum vollständig ab. Erst bei Überschreiten des Öffnungsdrucks bewegt sich das Ventilelement und gibt die Einspritzöffnungen frei, so dass jetzt Kraftstoff aus dem Druckraum durch die Einspritzöffnungen ausgespritzt wird.The Injectors used in internal combustion engines work for Control of the injection usually with a movable valve element, for example a nozzle needle, which is arranged in the injection valve. The valve element is on the one hand acted upon by the pressure in a pressure chamber and on the other hand by a Closing force. If the pressure in the pressure chamber is below an opening pressure, then the valve element closes the existing injection openings and seals the fuel in the pressure chamber completely. Only when crossing the opening pressure the valve element moves and gives the injection openings free, so now fuel from the pressure chamber through the injection ports is injected.

Bisher ist es in der Herstellung üblich, die Kraftstoffeinspritzventile mit einem Prüfdruck zu beaufschlagen, der unter dem Öffnungsdruck liegt. Die Prüfung auf Dichtheit erfolgt durch bloßes Betrachten, was deutliche Nachteile aufweist: Es können kleine Leckmengen übersehen werden und die Beurteilung, ob ein Einspritzventil als dicht angesehen wird, hängt von der subjektiven Sicht des Prüfers ab. Außerdem kann die Leckagemenge nicht quantitativ erfasst werden.So far is it customary in manufacturing, to pressurize the fuel injection valves with a test pressure, the under the opening pressure lies. The exam Leakage is by mere Consider, which has distinct disadvantages: it can be small Overlook leakage quantities and judging whether an injector is considered tight, depends on the subjective view of the examiner from. Furthermore the amount of leakage can not be quantified.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sich die Dichtheit eines Einspritzventils zuverlässig, quantifizierbar und in einer kurzen Zeit messen lässt. Hierzu wird das Einspritzventil so angeordnet, dass dessen Einspritzöffnungen in ein Messvolumen einmünden, wobei das Messvolumen vollständig mit der Prüfflüssigkeit gefüllt ist. Anschließend wird im Druckraum des Einspritzventils ein Druck angelegt, der knapp unterhalb des Öffnungsdrucks liegt. Nach einer gewissen Zeit wird der Druck wieder abgesenkt und die Druckänderung im Messvolumen gegenüber dem Beginn der Messung ermittelt. Aus der Differenz, soweit eine solche eingetreten ist, lässt sich die Leckagemenge des Einspritzventils berechnen, was direkt ein Maß für die Dichtheit ist.The inventive method with the features of claim 1, in contrast, the Advantage on that the tightness of an injector reliable, quantifiable and measure in a short time. For this purpose, the injection valve arranged so that its injection openings in a measuring volume open out, where the measurement volume is complete with the test liquid filled is. Subsequently a pressure is created in the pressure chamber of the injection valve, which is scarce below the opening pressure lies. After a while, the pressure is lowered again and the pressure change in the measuring volume opposite determined at the beginning of the measurement. From the difference, as far as one such occurred calculate the leakage amount of the injector, which directly a measure of the tightness is.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens werden die Messwerte während der gesamten Messdauer kontinuierlich aufgezeichnet, beispielsweise von einem elektronischen Rechner. Aus dem Verlauf lässt sich der zeitliche Verlauf der gegebenenfalls auftretenden Leckagemenge direkt berechnen, so dass bereits während der Messung Aussagen über die Dichtheit möglich sind und die Messung eines undichten Einspritzventils vorzeitig abgebrochen werden kann.In An advantageous development of the method becomes the measured values while the entire measurement period recorded continuously, for example from an electronic calculator. From the course can be the time course of any leakage amount occurring directly calculate, so that already during the measurement statements about the Tightness possible and the measurement of a leaking injector prematurely can be canceled.

In einer weiteren Weiterbildung des Verfahrens wird zur Berechnung der Leckagemenge die Schallgeschwindigkeit der Flüssigkeit im Messvolumen verwendet. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Schallgeschwindigkeit über die Laufzeit eines Schallsignals bestimmt wird, das von einem Ende des Messvolumens bis zum gegenüberliegenden Ende läuft, da somit eine integrale Messung über das gesamte Volumen stattfindet und lokale Inhomogenitäten ohne Auswirkung bleiben. Es kann auch vorgesehen sein, das an der Gegenseite des Messvolumens reflektiertes Signal mit demselben Schallempfänger zu messen, mit dem auch das Schallsignal erzeugt wird. Dadurch verdoppelt sich die vom Schallsignal zurückgelegte Wegstrecke und die Messgenauigkeit der Schallgeschwindigkeit ist entsprechend höher.In Another development of the method is used for the calculation the amount of leakage the sound velocity of the liquid used in the measuring volume. It is particularly advantageous if the speed of sound over the duration of a sound signal is determined by an end of the measuring volume to the opposite The end is over, because thus an integral measurement over the entire volume takes place and local inhomogeneities without Impact remain. It can also be provided on the opposite side the signal volume reflected signal with the same sound receiver measure, with which also the sound signal is generated. Doubled as a result the distance traveled by the sound signal Distance and the accuracy of the speed of sound is correspondingly higher.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind der Beschreibung entnehmbar.Further advantageous embodiments of the method according to the invention are the description of removable.

Zeichnungdrawing

In der Zeichnung ist eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens und ein Einspritzventil schematisch dargestellt. Es zeigtIn The drawing is an apparatus for performing the method according to the invention and an injection valve shown schematically. It shows

1 die Messvorrichtung mit den schematisch dargestellten Komponenten, 1 the measuring device with the schematically illustrated components,

2 einen Längsschnitt durch ein Einspritzventil, dessen Dichtheit bestimmt werden soll und 2 a longitudinal section through an injection valve whose tightness is to be determined and

3a, 3b den zeitlichen Verlauf des Drucks und der Druckänderunge im Messvolumen. 3a . 3b the time course of the pressure and the pressure change in the measuring volume.

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

In 1 ist eine Messvorrichtung im Längsschnitt schematisch dargestellt, mit der das erfindungsgemäße Messverfahren durchgeführt werden kann. Die Messvorrichtung umfasst ein Messvolumen 1, das vollständig mit der Prüfflüssigkeit, beispielsweise einem Prüföl, gefüllt ist. Ziel der Messung ist es, die Dichtheit eines Einspritzventils 3 zu messen, wie es im Längsschnitt und ebenfalls schematisch in 2 dargestellt ist. Das Einspritzventil 3 weist einen Ventilkörper 7 auf, in dem ein Druckraum 9 ausgebildet ist, der am brennraumseitigen Ende von einem Ventilsitz 6 begrenzt ist. Im Ventilsitz 6 sind ein oder mehrere Einspritzöffnungen 12 ausgebildet, die in Einbaulage des Einspritzventils 3 in den Brennraum der entsprechenden Brennkraftmaschine ragen. Im Druckraum 9 ist ein Ventilelement 5 längsverschiebbar angeordnet, das mit dem Ventilsitz 6 zur Steuerung der Einspritzöffnungen 12 zusammenwirkt. Das Ventilelement 5 wird hierbei an seinem dem Ventilsitz 6 abgewandten Ende von einer Schließkraft Fs beaufschlagt, was in 2 durch Pfeile angedeutet ist. Die Schließkraft kann hierbei beispielsweise hydraulisch oder durch Federn erzeugt werden.In 1 a measuring device is shown schematically in longitudinal section, with which the measuring method according to the invention can be performed. The measuring device comprises a measuring volume 1 , which is completely filled with the test liquid, such as a test oil. The aim of the measurement is to check the tightness of an injection valve 3 to measure, as it is in longitudinal section and also schematically in 2 is shown. The injection valve 3 has a valve body 7 on, in which a pressure room 9 is formed, the combustion chamber end of a valve seat 6 is limited. In the valve seat 6 are one or more injection ports 12 formed in the installation position of the injection valve 3 protrude into the combustion chamber of the corresponding internal combustion engine. In the pressure room 9 is a valve element 5 arranged longitudinally displaceable, with the valve seat 6 for controlling the injection openings 12 interacts. The valve element 5 is here at his the valve seat 6 facing away from a closing force Fs, which is in 2 indicated by arrows. The closing force can be generated for example hydraulically or by springs.

Der Druckraum 9 kann über einen im Ventilkörper 7 verlaufenden Zulaufkanal 8 mit Kraftstoff unter Druck befüllt werden. Hebt das Ventilelement 5 vom Ventilsitz 6 ab, so fließt Kraftstoff aus dem Druckraum 9 in Richtung der Einspritzöffnungen 12 und wird durch diese ausgespritzt. Bei Anlage des Ventilelements 5 auf dem Ventilsitz 6 sollten die Einspritzöffnungen 12 hingegen gegen den Druckraum 9 abgedichtet werden, da ansonsten unkontrolliert Kraftstoff austritt und sich ungünstig auf den Verbrennungsvorgang im Brennraum auswirkt. Die Bewegung des Ventilelements 5 erfolgt hierbei durch das Verhältnis der Schließkraft einerseits und der hydraulischen Kraft auf das Ventilelement 5 durch den Kraftstoffdruck im Druckraum 9 andererseits. Durch eine Änderung der Schließkraft oder des Kraftstoffdrucks im Druckraum 9 kann das Ventilelement 5 so in seiner Längsrichtung bewegt werden, um die Einspritzöffnungen 12 zu öffnen oder zu verschließen.The pressure room 9 can have one in the valve body 7 extending inlet channel 8th be filled with fuel under pressure. Lift the valve element 5 from the valve seat 6 from, so fuel flows from the pressure chamber 9 in the direction of the injection openings 12 and is spurted out by these. At installation of the valve element 5 on the valve seat 6 should the injection openings 12 however, against the pressure chamber 9 be sealed, otherwise uncontrolled fuel leaks and unfavorable effect on the combustion process in the combustion chamber. The movement of the valve element 5 This is done by the ratio of the closing force on the one hand and the hydraulic force on the valve element 5 by the fuel pressure in the pressure chamber 9 on the other hand. By changing the closing force or the fuel pressure in the pressure chamber 9 can the valve element 5 be moved in its longitudinal direction to the injection openings 12 to open or close.

Bei Einspritzventilen 3, wie sie für selbstzündende Brennkraftmaschinen verwendet werden, muss der Kraftstoff unter sehr hohem Druck in den Brennraum eingespritzt werden, um eine ausreichende Zerstäubung zu erreichen. Ist die Schließkraft konstant oder wird auf einen bestimmten Wert abgesenkt, so öffnet das Ven tilelement 5 nur dann, wenn im Druckraum 9 ein bestimmter Öffnungsdruck p_oe erreicht bzw. überschritten wird. Unterhalb dieses Drucks muss das Ventilelement 5 den Druckraum 9 sicher gegen die Einspritzöffnungen abdichten. Zur quantitativen Messung der Dichtheit und zur Bewertung der Qualität des Einspritzventils 3 geht man deshalb folgendermaßen vor:
Es wird eine Messapparatur verwendet, wie sie in 1 dargestellt ist und die ein Messvolumen 1 umfasst, das allseitig abgeschlossen ist. In eine passende Öffnung in der Wandung der Messapparatur wird das Einspritzventil 3 flüssigkeitsdicht eingebracht, wobei die Einspritzöffnungen 12 in das Messvolumen 1 münden. In das Messvolumen 1 mündet darüber hinaus ein Drucksensor 20 und ein Temperatursensor 22, wobei die dafür notwendigen Durchgriffe an der Wandung flüssigkeitsdicht ausgeführt sind. In der Wandung des Messvolumens 1 ist darüber hinaus ein Schallgeber 15 angeordnet, dem ein Schallempfänger 17 gegenüberliegt. Das Messvolumen 1 muss für die Messung vollständig mit Kraftstoff oder einer sonstigen Prüfflüssigkeit gefüllt sein.For injectors 3 as used for auto-ignition internal combustion engines, the fuel must be injected under very high pressure into the combustion chamber in order to achieve sufficient atomization. If the closing force is constant or is lowered to a certain value, then opens the Ven tilelement 5 only if in the pressure room 9 a certain opening pressure p _{oe is} reached or exceeded. Below this pressure, the valve element must 5 the pressure room 9 seal securely against the injection openings. For the quantitative measurement of tightness and for the evaluation of the quality of the injection valve 3 Therefore, proceed as follows:
A measuring apparatus is used, as in 1 is shown and the one measuring volume 1 includes, which is completed on all sides. In a suitable opening in the wall of the measuring apparatus is the injection valve 3 introduced liquid-tight, wherein the injection openings 12 into the measuring volume 1 lead. Into the measuring volume 1 In addition, a pressure sensor opens 20 and a temperature sensor 22 , Wherein the necessary passages on the wall are made liquid-tight. In the wall of the measuring volume 1 is beyond that a sound generator 15 arranged, which a sound receiver 17 opposite. The measuring volume 1 must be completely filled with fuel or other test fluid for the measurement.

Zu Beginn des Messzyklus wird der Druck im Messvolumen 1 gemessen, wobei es auch vorgesehen sein kann, den Druck mittels des Drucksensors 20 kontinuierlich aufzuzeichnen und zu speichern, beispielsweise mit einem elektronischen Rechner. Im Druckraum 9 des Einspritzventils 3 herrscht ein niedriger Ausgangsdruck, bei dem eine Abdichtung des Druckraums 9 durch das Ventilelement 5 gegeben ist. Um die Dichtheit zu prüfen wird jetzt ein Prüfdruck p_p im Druckraum 9 angelegt, der knapp unterhalb des Öffnungsdrucks p_oe liegt. Durch den hohen Druck, der bei Einspritzventilen für schnelllaufende Brennkraftmaschinen 100 MPa und mehr betragen kann, wird der Ventilkörper 3 im Bereich des Druckraums 9 leicht verformt und dehnt sich aus, was zu einer Erhöhung des Drucks im Messvolumen 1 führt. Flüssigkeiten sind im Vergleich zu Gasen praktisch inkompressibel, so dass auch eine kleine Volumenabnahme zu einer gut messbaren Druckerhöhung führt. Dies ist in 3a dargestellt, wo der Druck im Messvolumen 1 über der Messzeit abgetragen ist. Zum Zeitpunkt t₀ steigt der Druck ausgehend vom Anfangsdruck p_a auf ein höheres Niveau an, wo er solange verbleibt, wie der Prüfdruck p_p im Einspritzventil 3 anliegt. Der Prüfdruck p_p im Druckraum 9 wird eine bestimmte Messzeit t_m gehalten, bis der Druck zum Zeitpunkt t₁ wieder auf das Ausgangsniveau abgesenkt wird. Da die Verformung des Ventilkörpers 7 elastisch erfolgt, zieht sich dieser wieder zusammen und nimmt seine ur sprüngliche Form an, wodurch auch der Druck im Messvolumen 1 auf den Enddruck p_e abfällt. Der Verlauf des Drucks im Messvolumen 1 ist in 3a sowohl für den Fall eines dichten Einspritzventils, mit a bezeichnet, als auch für den Fall eines undichten Einspritzventils, mit b bezeichnet, abgetragen.At the beginning of the measuring cycle, the pressure in the measuring volume 1 it may also be provided, the pressure by means of the pressure sensor 20 continuously record and store, for example, with an electronic calculator. In the pressure room 9 of the injection valve 3 There is a low outlet pressure, in which a seal of the pressure chamber 9 through the valve element 5 given is. In order to test the tightness, a test pressure p _p in the pressure chamber is now being tested 9 created, which is just below the opening pressure p _oe . Due to the high pressure that can be 100 MPa and more for injectors for high-speed internal combustion engines, the valve body 3 in the area of the pressure chamber 9 slightly deformed and expands, causing an increase in the pressure in the measurement volume 1 leads. Liquids are virtually incompressible compared to gases, so that even a small volume decrease leads to a well measurable pressure increase. This is in 3a shown where the pressure in the measuring volume 1 removed over the measuring time. At time t ₀ , the pressure rises from the initial pressure p _a to a higher level, where it remains as long as the test pressure p _p in the injection valve 3 is applied. The test pressure p _p in the pressure chamber 9 a certain measuring time t _{m is} held until the pressure at time t ₁ again is lowered to the initial level. Because the deformation of the valve body 7 elastically, it contracts again and assumes its original shape, which also causes the pressure in the measuring volume 1 drops to the final pressure p _e . The course of the pressure in the measuring volume 1 is in 3a both for the case of a dense injector, denoted by a, as well as for the case of a leaking injector, denoted by b, removed.

Die Bewertung der Dichtheit ergibt sich jetzt aus der Druckdifferenz Δp im Messvolumen vor und nach Anlegen des Prüfdrucks p_p. Ist der Enddruck p_e höher als der Ausgangsdruck p_a, so kann dies nur an einem zusätzlichen Flüssigkeitsvolumen ΔV liegen, das vom Einspritzventil 3 aufgrund von Undichtigkeit in das Messvolumen 1 eingebracht wurde. Um aus der Druckerhöhung Δp auf das Flüssigkeitsvolumen ΔV zu schließen, müssen die Größen umgerechnet werden. Hierbei gilt ΔV = V/K·(pe – pa) = V/K·Δpwobei K der Kompressionsmodul der Prüfflüssigkeit ist. Um letztendlich die Einspritzmenge zu berechnen, ist eine Umrechnung auf die Masse erforderlich, was die Kenntnis der Dichte ρ notwendig macht: Δm = ρ·ΔV = V·ρ/K·Δp The evaluation of the tightness now results from the pressure difference Δp in the measuring volume before and after application of the test pressure p _p . If the final pressure p _{e is} higher than the outlet pressure p _a , this can only be due to an additional fluid volume ΔV flowing from the injection valve 3 due to leakage in the measuring volume 1 was introduced. To conclude from the pressure increase Δp on the liquid volume .DELTA.V, the sizes must be converted. In this case applies ΔV = V / K · (p e - p a ) = V / K · Δp where K is the compression modulus of the test fluid. In order to finally calculate the injection quantity, a conversion to the mass is required, which makes the knowledge of the density ρ necessary: Δm = ρ · ΔV = V · ρ / K · Δp

Hierbei hängt die Dichte von der Temperatur der Prüfflüssigkeit ab. Um dies zu berücksichtigen, wird die Temperatur mittels eines Temperatursensors 22 im Messvolumen 1 gemessen und die Dichte ρ entsprechend korrigiert. Die Temperaturmessung ist dabei jedoch punktuell und berücksichtigt nicht eine eventuell ungleiche Temperatur im gesamten Messvolumen 1.The density depends on the temperature of the test liquid. To take this into account, the temperature is measured by means of a temperature sensor 22 in the measuring volume 1 measured and the density ρ corrected accordingly. However, the temperature measurement is selective and does not take into account a possibly unequal temperature in the entire measuring volume 1 ,

Um die Messgenauigkeit zu verbessern kann die Dichte auch aus der Schallgeschwindigkeit c der Prüfflüssigkeit berechnet werden. Es gilt Δm = V·Δρ In order to improve the measuring accuracy, the density can also be calculated from the speed of sound c of the test liquid. It applies Δm = V · Δρ

Nach der bekannten akustischen Theorie ist der Zusammenhang zwischen der Schallgeschwindigkeit c, der Dichteänderung Δρ und dem Druckanstieg Δp wie folgt Δρ = Δp·1/c2 so dass Δm = V·1/c2·Δp = V·ρ/K·Δp (I) According to the known acoustic theory, the relationship between the speed of sound c, the density change Δρ and the pressure increase Δp is as follows Δρ = Δp · 1 / c 2 so that Δm = V · 1 / c 2 · Δp = V · ρ / K · Δp (I)

Es ergibt sich also ein direkter Zusammenhang zwischen dem Druckanstieg Δp und der Mengenänderung Δm. Kennt man die Schallgeschwindigkeit c, lässt sich damit aus der Druckänderung Δp direkt die eingebrachte Mengenänderung Δm berechnen.It So there is a direct relationship between the pressure increase Δp and the Quantity change Δm. Knows the speed of sound c can be determined directly from the pressure change Δp calculate the introduced quantity change Δm.

Die Schallgeschwindigkeit c wird in einem separaten Verfahrensschritt bestimmt. Hierzu wird vom Schallgeber 15 ein Schallimpuls ausgesandt, der von dem Schallempfänger 17 nach einer Laufzeit t_s aufgefangen wird. Aus dem Abstand s von Schallgeber 21 und Drucksensor 20 berechnet sich dann nach c = s/ts die Schallgeschwindigkeit c. Nach der oben gezeigten Gleichung (I) ergibt sich jetzt sofort die eingespritzte Menge Δm. Statt eines separaten Schallempfängers 17 kann auch der Schallgeber 15 gleichzeitig als Schallempfänger dienen. In diesem Fall wird das von der gegenüberliegenden Wand des Messvolumens reflektierte Schallsignal gemessen, so dass sich die Schallgeschwindigkeit c hier aus der Beziehung c = 2·s/ts ergibt, da das Schallsignal die Strecke s zweimal durchläuft.The speed of sound c is determined in a separate process step. For this purpose is the sounder 15 a sound pulse emitted by the sound receiver 17 is collected after a running time t _s . From the distance s from sound generator 21 and pressure sensor 20 then calculates after c = s / t s the speed of sound c. According to the equation (I) shown above, the injected quantity Δm is obtained immediately. Instead of a separate sound receiver 17 can also be the sounder 15 at the same time serve as a sound receiver. In this case, the sound signal reflected from the opposite wall of the measuring volume is measured, so that the speed of sound c here from the relationship c = 2 · s / t s results because the sound signal passes through the route s twice.

Mit dem Drucksensor 20 kann auch der zeitliche Verlauf des Drucks gemessen werden, woraus sich wiederum die momentane Leckrate r(t) des Einspritzventils 3 bestimmen lässt, also die pro Zeiteinheit dt in das Messvolumen 1 gelangte Flüssigkeitsmenge dm(t). Aus der Gleichung (I) ergibt sich für die Einspritzrate r(t), also die zeitliche Ableitung der eingespritzten Menge dm(t)/dt, folgender Zusammenhang: r(t) = dm(t)/dt = V/c2·dp(t)/dt. With the pressure sensor 20 can also be the time course of the pressure to be measured, which in turn results in the instantaneous leakage rate r (t) of the injection valve 3 can determine, ie the per unit time dt in the measurement volume 1 reached amount of fluid dm (t). From the equation (I), the following relationship results for the injection rate r (t), ie the time derivative of the injected quantity dm (t) / dt: r (t) = dm (t) / dt = V / c 2 · Dp (t) / dt.

Das heißt, dass bei Kenntnis der Schallgeschwindigkeit c und des Volumens V aus dem zeitlichen Verlauf des Drucks p(t) die momentane Leckrate r(t) berechnet werden kann. Dies ist in 3b dargestellt, wo das zeitlich differenzierte Signal dp/dt des Druckverlaufs von 3a gezeigt ist. Ist das Einspritzventil 3 undicht, so ergibt sich nach Anlegen des Prüfdrucks und dem damit einhergehenden sprunghaften Ansteigen des Drucks im weiteren Verlauf ein leichter Druckanstieg im Messvolumen, was in der zeitlichen Ableitung ein positives Signal ergibt, was in 3b mit b bezeichnet ist. Ist das Einspritzventil 3 hingegen dicht, so zeigt sich nach dem Anlegen des Prüfdrucks der Verlauf a, also ein Null-Signal.This means that with knowledge of the speed of sound c and the volume V from the time course of the pressure p (t), the instantaneous leakage rate r (t) can be calculated. This is in 3b represented where the time-differentiated signal dp / dt of the pressure curve of 3a is shown. Is the injector 3 leaking, so arises after applying the test pressure and the consequent sudden increase in pressure in the course of a slight increase in pressure in the measurement volume, resulting in the time derivative, a positive signal, which in 3b is denoted by b. Is the injector 3 on the other hand tight, so shows after the application of the test pressure the course a, so a zero signal.

Die Prüfflüssigkeit kann Kraftstoff sein oder eine andere Flüssigkeit, vorzugsweise eine, deren Eigenschaften dem Fluid nahekommen, der im normalen Gebrauch des Einspritzventils verwendet wird. Das Messvolumens 1 kann eine beliebige Form aufweisen, wobei statt eines quaderförmigen Messvolumens 1 auch eine kugelförmige oder zylindrische Form vorgesehen sein kann.The test liquid may be fuel or another liquid, preferably one whose properties approximate the fluid used in normal use of the injector. The measuring volume 1 can be any shape up show, where instead of a cuboid measuring volume 1 Also, a spherical or cylindrical shape may be provided.

Claims

Method for checking the tightness of an injection valve for liquids, in which the injection valve ( 3 ) has an injection port and a movable valve element, wherein the valve element is moved by the pressure in a pressure chamber arranged in the injection chamber so that it opens the at least one injection port at an opening pressure in the pressure chamber and closes again falls below the opening pressure, and with a liquid-filled Measuring volume ( 1 ), wherein the injection valve ( 3 ) with the at least one injection opening in the measuring volume ( 1 protruding on all sides and in which a pressure sensor ( 20 ), characterized by the following method steps: measuring the pressure in the measuring volume ( 1 ), - applying a test pressure (p _p ) in the pressure chamber ( 9 ), where the test pressure is below the opening pressure (p _oe ), - holding the pressure for a certain measuring time (t _m ), - reducing the pressure in the pressure chamber ( 9 ) to the initial level, - measuring the pressure (p) in the measuring volume ( 1 ) by means of the pressure sensor ( 20 ), - Determination of the pressure difference (Δp) before and after application of the test pressure.

A method according to claim 1, characterized in that the pressure measurement values (p (t)) during the entire measurement period of an electronic computer ( 28 ) are continuously recorded.

A method according to claim 1, characterized in that from the pressure difference (Δp) which optionally in the measuring volume ( 1 ) fuel quantity (Δm) has been determined.

A method according to claim 3, characterized in that the amount of fuel (Δm) by means of the speed of sound (c) in the measuring volume ( 1 ) is determined.

A method according to claim 4, characterized in that the speed of sound (c) from the transit time (t _s ) of a sound generator ( 15 ) to a sound receiver ( 15 ; 17 ) running sound signal is calculated.

A method according to claim 2, characterized in that from the course of the pressure measurements (p (t)) by temporal differentiation, a time profile of the leakage rate (r (t)) of the injection valve ( 3 ) is calculated.

Apparatus for carrying out the method according to claim 1 with a liquid-filled measuring volume ( 1 ), wherein an injection valve ( 3 ) can be arranged in the measuring volume such that it is at least one injection opening in the measuring volume ( 1 protruding on all sides and in which a pressure sensor ( 20 ) is arranged